微流路器件的制造方法以及微流路器件与流程

1.本发明涉及能够简便地制造在流路侧壁面上具有对置的一对电极部的微流路器件的微流路器件的制造方法以及微流路器件，该流路侧壁面划定供流体流动的流路。


背景技术：

2.目前，在细胞的分析中利用了将细胞群汇集在一起的体块分析。这是因为，为了获取细胞群的平均值的数据，而只分析特定的细胞是困难的，因此，积极地进行从被测体中仅取出目标细胞的细胞分选技术的研究/开发。
3.例如有：安装仅附着到目标细胞的磁珠而以磁的方式进行吸引的方法、通过芯片内流动的控制获取特定的细胞的方法、以电气的方式吸引细胞的方法等(例如，参照非专利文献1)。
4.在上述方法中，使用磁珠的方法例如在血液中循环癌细胞(ctc；circulating tumor cell)这样的细胞中，利用了来自上皮的抗体，但已知细胞的性质会发生变化，存在可能发生遗漏的问题。
5.另外，控制被测体的流动而获取特定的细胞的方法需要微小空间，因此出现血液的堵塞等问题。另外，作为使用了电气方式的方法，有使用透明电极(也称为“ito电极”)等导电薄膜的方法，但由于是二次电极，因此电场的控制受到限制。因此，为了实现电极的三维化，近年来积极地进行了研究(例如，参照非专利文献2)。
6.另外，作为微流路器件的制造方法，例如还提出了将基底、流路、罩等构成部件层叠制作的方法等(例如，参照专利文献1)。在这样的制造方法中，在流体流动的流路上配置电极的情况下，考虑在流路的顶面或底面配置电极，或通过聚合物或镀覆以覆盖流路表面的方式配置电极，或者另行层叠导电的电极部等方法。
7.现有技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：日本特开2010-014407号公报。
10.非专利文献
11.非专利文献1：林真人等，ctc计测装置技术的现状和下一代ctc装置技术的展望，cytometry research，2011，21卷2号，1-6页；
12.非专利文献2：斯里尼瓦苏
·
瓦吉拉利
·
普塔斯瓦米等，简单低成本地将高导电三维电极集成在微流体器件中，生物医学微器件(srinivasu valagerahally puttaswamy et al.,simple and low cost integration of highly conductive three-dimensional electrodes in microfluidic devices,biomedical microdevices)，2015,17：4。


技术实现要素：

13.发明所要解决的课题
14.如非专利文献2所示，迄今为止的具有三维电极结构的细胞分选器通过在具有三
维电极结构的部分使用软光刻等形成槽结构，利用注射器等使导电性浆料流入并凝固来制作。这样的方法在制作时有时会产生导电性浆料向非目标部位流出、填充不足这样的问题。并且，还存在无法制作比导电性浆料小的μm尺度的导电结构体的问题。
15.鉴于上述课题，根据本发明，提供一种能够简便地制造在流路侧壁面上具有对置的一对电极部的微流路器件的微流路器件的制造方法，该流路侧壁面划定供流体流动的流路。另外，根据本发明，提供一种在流路侧壁面上具有对置的一对电极部的微流路器件，该流路侧壁面划定供流体流动的流路。
16.用于解决课题的手段
17.为了解决上述课题，本发明提供以下的微流路器件的制造方法和微流路器件。
18.[1]一种微流路器件的制造方法，在所述微流路器件中设有供流体流动的流路，所述制造方法包括以下工序：
[0019]
在基膜的表面上形成由金属薄膜构成的电极图案；
[0020]
在形成有所述电极图案的所述基膜的表面上配设覆盖膜，得到用于划定所述微流路器件的所述流路中的侧面部分的流路形成用层叠体；
[0021]
将得到的所述流路形成用层叠体以从其表面贯通到背面且切断所述电极图案的一部分的方式沿着所述流路的形状进行冲裁，形成冲裁部，所述冲裁部在冲裁切断面的一部分上露出对置的至少一对电极部，并且划定所述流路的两侧面；以及
[0022]
在形成有所述冲裁部的所述流路形成用层叠体的背面侧配设划定所述流路的底面的第一平面部件，且在该流路形成用层叠体的表面侧配设划定所述流路的顶面的第二平面部件。
[0023]
[2]如上述[1]所述的微流路器件的制造方法，其中，所述第二平面部件在所述流路形成用层叠体的所述冲裁部的一端侧及另一端侧具有与内外连通的液体导入口及液体排出口。
[0024]
[3]如上述[1]或[2]所述的微流路器件的制造方法，其中，形成所述电极图案的工序通过光刻进行。
[0025]
[4]如上述[1]至[3]中任一项所述的微流路器件的制造方法，其中，对所述电极图案的表面实施镀镍金。
[0026]
[5]如上述[1]至[4]中任一项所述的微流路器件的制造方法，其中，通过粘接层对形成有所述电极图案的所述基膜和所述覆盖膜进行粘接，所述粘接层由柔性印刷基板用粘接剂构成。
[0027]
[6]一种微流路器件，设有供流体流动的流路，其中，
[0028]
在划定所述流路的两侧面的流路侧壁面的一部分上具有对置的一对电极部。
[0029]
发明效果
[0030]
本发明的微流路器件的制造方法能够简便地制造在划定流路的流路侧壁面上具有对置的一对电极部的微流路器件。即，本发明的微流路器件的制造方法中，在基膜的表面上形成由金属薄膜构成的电极图案，在该基膜的表面上配设覆盖膜来得到流路形成用层叠体，将得到的流路形成用层叠体沿着流路的形状进行冲裁，由此制作微流路器件的流路。因此，电极图案的一部分在作为流路的冲裁部的切断面的一部分露出，能够在划定流路的两侧面的流路侧壁面上设置对置的一对电极部。并且，通过对形成有冲裁部的流路形成用层
叠体的顶面以及底面进行密封，能够极其简便地制造具有能够产生三维的电场的电极部的微流路器件。特别是，在上述的制造方法中，通过对预先形成于基膜的电极图案进行冲裁来形成流路，因此能够抑制电极部形成在目标以外的部位，能够解决导电性浆料向非目标部位的流出、填充不足这样的以往的制造方法中的问题。并且，不使用需要导电性填料的导电性浆料，例如能够使用铜箔的蚀刻技术形成电极图案，因此能够制作μm尺度的三维导电结构。
[0031]
另外，本发明的微流路器件能够利用设置于划定流路的流路侧壁面上的一对电极部使该流路中产生三维的电场。因此，能够通过电气的方法捕捉流体中的颗粒，或者良好地确认颗粒沿着流体流动的情形。
附图说明
[0032]
图1是示意性地示出第一实施方式的微流路器件的制造方法的一个工序的俯视图。
[0033]
图2是示出图1的a1-a1’截面的截面图。
[0034]
图3是示意性地示出第一实施方式的微流路器件的制造方法的一个工序的俯视图。
[0035]
图4是示出图3的a2-a2’截面的截面图。
[0036]
图5是示意性地示出第一实施方式的微流路器件的制造方法的一个工序的俯视图。
[0037]
图6是示出图5的a3-a3’截面的截面图。
[0038]
图7是示意性地示出第一实施方式的微流路器件的制造方法的一个工序的俯视图。
[0039]
图8是示出图7的a4-a4’截面的截面图。
[0040]
图9是示出图7的b4-b4’截面的截面图。
[0041]
图10是示意性地示出第一实施方式的微流路器件的制造方法的一个工序的俯视图。
[0042]
图11是示出图10的a5-a5’截面的截面图。
[0043]
图12是示出图10的b5-b5’截面的截面图。
[0044]
图13是示意性地示出第一实施方式的微流路器件的制造方法的一个工序的俯视图。
[0045]
图14是示出图13的a6-a6’截面的截面图。
[0046]
图15是示出图13的b6-b6’截面的截面图。
[0047]
图16是在实施例1的微流路器件中拍摄了向液体输送中的细胞悬浮液施加电压时的情形的显微镜照片。
具体实施方式
[0048]
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明并不限于以下的实施方式，应理解为，在不脱离本发明的主旨的范围内，基于本领域技术人员的通常的知识能够适当地施加设计的变更、改良等。
[0049]
(1)微流路器件的制造方法：
[0050]
本实施方式的微流路器件的制造方法是具备图1～图15所示的工序的制造方法。在此，图1、图3、图5、图7、图10及图13分别是示意性地示出第一实施方式的微流路器件的制造方法的各工序的俯视图。图2是示出图1的a1-a1’截面的截面图。图4是示出图3的a2-a2’截面的截面图。图6是示出图5的a3-a3’截面的截面图。图8是示出图7的a4-a4’截面的截面图，图9是示出图7的b4-b4’截面的截面图。图11是示出图10的a5-a5’截面的截面图，图12是示出图10的b5-b5’截面的截面图。图14是示出图13的a6-a6’截面的截面图，图15是示出图13的b6-b6’截面的截面图。以下，有时将本实施方式的微流路器件的制造方法简称为本实施方式的制造方法。
[0051]
本实施方式的制造方法是制造如图13～图15所示的设有供流体流动的流路12a的微流路器件20的方法，特别是，制造在划定流路12a的两侧面的流路侧壁面14a、14b的一部分具有对置的一对电极部16a、16b的微流路器件20的方法。微流路器件20通过设置于流路侧壁面14a、14b的一对电极部16a、16b，能够在流路12a中产生三维的电场。以下，有时将如图13～图15所示那样的具有设置于划定流路12a的两侧面的流路侧壁面14a、14b上、且能够在流路12a中产生三维的电场的电极部16a、16b的结构称为“三维电极结构”以及“三维导电结构”。
[0052]
本实施方式的制造方法特别是具备以下工序的方法：工序a，在基膜的表面形成由金属薄膜构成的电极图案；工序b，在形成有电极图案的基膜的表面上配设覆盖膜，得到用于划定微流路器件的流路中的侧面部分的流路形成用层叠体；工序c，将得到的流路形成用层叠体以从其表面贯通到背面且切断电极图案的一部分的方式沿着流路的形状进行冲裁，形成冲裁部，该冲裁部在冲裁切断面的一部分上露出对置的至少一对电极部并划定流路的两侧面；以及工序d，在形成有冲裁部的流路形成用层叠体的背面侧配设划定流路的底面的第一平面部件，并且在该流路形成用层叠体的表面侧配设划定流路的顶面的第二平面部件。本实施方式的制造方法能够极其简便地制造具有能够产生三维的电场的电极部的微流路器件。特别是，通过对预先形成于基膜的电极图案进行冲裁来形成流路，因此能够抑制电极部形成在目标以外的部位，能够解决导电性浆料向非目标部位的流出、填充不足这样的以往的制造方法中的问题。并且，不使用需要导电性填料的导电性浆料，而例如能够使用铜箔的蚀刻技术形成电极图案，因此能够制作μm尺度的三维导电结构。以下，对于本实施方式的制造方法，按各工序进一步详细地进行说明。
[0053]
在基膜的表面形成由金属薄膜构成的电极图案的工序a中，首先，准备如图1和图2所示的基膜1。基膜1例如可以由树脂组合物形成。特别是，作为本实施方式的制造方法中使用的基膜1，可以优选使用柔性印刷基板(以下，也称为“fpc基板”)用的聚酰亚胺、聚酯(pet)等塑料性膜。
[0054]
接着，在工序a中，如图3及图4所示，在基膜1的表面上配设金属薄膜3。金属薄膜3相当于fpc基板中的导体箔。对于金属薄膜3的材质没有特别限制。例如，作为金属薄膜3，一般使用铜/铜箔。金属薄膜3例如能够通过环氧树脂系、丙烯酸树脂系的粘接剂、预浸料等粘接于基膜1的表面上。另外，在图3和图4中，对粘接基膜1和金属薄膜3的粘接层进行舍去而作图。
[0055]
接着，在工序a中，如图5及图6所示，形成由金属薄膜3构成的电极图案5。作为形成
电极图案5的方法，可以使用仅对金属薄膜3的必要部分实施光致抗蚀剂处理(防锈处理)，通过腐蚀剂对不需要部分进行溶解侵蚀、蚀刻的光刻技术。通过这样构成，能够简便地形成期望的形状的电极图案5。关于利用蚀刻的电极图案5的形成，例如能够依据以往公知的fpc基板中的布线图案制作步骤来进行。例如，作为电极图案5的形成方法的一例，可以举出以下的方法。首先，在粘接有作为金属薄膜3的铜箔的基膜1的表面上，层压光致抗蚀剂来配设干膜。接着，照射紫外线，将电极图案5转印到干膜上。接着，使紫外线的未感光部分的干膜溶解，然后，将电极图案5以外的铜箔化学去除。接着，使感光部分的干膜溶解。由此，能够形成由金属薄膜3构成的电极图案5。
[0056]
另外，也可以在形成电极图案5之后，对基膜1上的电极图案5的露出的部位实施镀金。作为镀金，例如可举出镀镍金。通过对电极图案5实施镀金，能够与图13～图15所示的微流路器件20中的流路12a的高度相匹配地调节电极图案5的厚度，并且能够良好地赋予对生物体的适应性。
[0057]
电极图案5通过后述的工序c中的冲裁加工而在冲裁切断面露出的部分成为图13～图15所示那样的微流路器件20的电极部16a、16b。并且，冲裁加工后的电极图案5的残留部位成为用于与电极部16a、16b电连接的布线(印刷布线)。因此，电极图案5的形状可以根据形成于微流路器件20的流路12a的形状、设置于该流路12a的流路侧壁面14a、14b的电极部16a、16b的形状等适当决定。
[0058]
接着，作为本实施方式的制造方法的工序b，如图7～图9所示，在形成有电极图案5的基膜1的表面上配设覆盖膜6，得到用于划定微流路器件20(参照图13)的流路12a(参照图13)中的侧面部分的流路形成用层叠体10。覆盖膜6用于保护基膜1上的电极图案5。作为覆盖膜6，可以使用与以往公知的fpc基板中的覆盖膜(表面保护膜)同样的覆盖膜。在配设覆盖膜6时，优选在基膜1的表面涂敷粘接剂，通过将基膜1与覆盖膜6贴合来进行粘接。在基膜1与覆盖膜6之间，形成由涂敷在基膜1的表面的粘接剂构成的粘接层7。关于至此说明的工序b，也能够按照以往公知的fpc基板的制作顺序进行。
[0059]
接着，作为本实施方式的制造方法的工序c，如图10～图12所示，将得到的流路形成用层叠体10以从其表面贯通到背面且切断电极图案5的一部分的方式沿着流路12a的形状进行冲裁，形成冲裁部12，该冲裁部12在冲裁切断面的一部分上露出对置的至少一对电极部16a、16b并划定流路12a的两侧面(流路侧壁面14a、14b)。对于冲裁流路形成用层叠体10的方法没有特别限制，例如可以举出利用激光进行的开孔加工作为优选例。利用激光进行的开孔加工容易加工，并且加工的自由度也高，进而能够抑制毛刺、飞边的产生，能够将冲裁切断面干净地精加工。
[0060]
接着，作为本实施方式的制造方法的工序d，如图13～图15所示，在形成有冲裁部12的流路形成用层叠体10的背面侧配设有划定流路12a的底面的第一平面部件18，并且在该流路形成用层叠体10的表面侧配设划定流路12a的顶面的第二平面部件19。通过这样构成，能够简便地制造在划定流路12a的两侧面的流路侧壁面14a、14b的一部分具有对置的一对电极部16a、16b的微流路器件20。第一平面部件18和第二平面部件19以覆盖流路形成用层叠体10的背面侧以及表面侧的方式配置，由此划定冲裁部12(换言之，流路12a)的底面和顶面。第一平面部件18和第二平面部件19可以使用透明聚酯膜等。也可以在第一平面部件18和第二平面部件19的单侧表面设置粘接剂(例如，丙烯酸系粘合剂)。
[0061]
第二平面部件19也可以在流路形成用层叠体10的冲裁部12的一端侧及另一端侧具有与内外连通的液体导入口21及液体排出口22。液体导入口21和液体排出口22能够通过对第二平面部件19的规定部位实施开孔加工来形成。液体导入口21是用于向由冲裁部12构成的流路12a导入液体的开口部，液体排出口22是用于将从液体导入口21导入到流路12a内的液体向外部排出的开口部。
[0062]
如以上那样制造的微流路器件20应用于例如生物、医疗、保健等领域。更具体而言，例如可适宜地用作微分析芯片、微检查芯片、微流体芯片(μtas；micro total analysis systems微量全分析系统)等。
[0063]
(2)微流路器件：
[0064]
接着，本实施方式的微流路器件是如图13～图15所示那样设有供流体流动的流路12a的微流路器件20。特别是，微流路器件20的主要结构为：在划定流路12a的两侧面的流路侧壁面14a、14b的一部分具有对置的一对电极部16a、16b。本实施方式的微流路器件20能够通过到此为止说明的本实施方式的制造方法来制造。即，通过对流路形成用层叠体10的一部分进行冲裁，形成微流路器件20的流路12a，该流路形成用层叠体10是由金属薄膜3构成的电极图案5被基膜1和覆盖膜6等树脂制成的薄膜夹持的结构体。因此，电极图案5的一部分在作为流路12a的冲裁部12的切断面的一部分上露出，在划定流路12a的两侧面的流路侧壁面14a、14b上设置有对置的一对电极部16a、16b。
[0065]
本实施方式的微流路器件20能够利用设置于划定流路12a的流路侧壁面14a、14b的一对电极部16a、16b，在该流路12a中产生三维的电场。因此，能够通过电气方法捕捉流体中的颗粒，或者良好地确认颗粒沿着流体流动的情形。另外，由于一对电极部16a、16b设置于划定流路12a的流路侧壁面14a、14b上，因此能够使电极部16a、16b不与划定流路12a的上下壁面(即顶面、底面)接触。特别是，在通过到此为止说明的制造方法制造的情况下，能够容易地实现各电极部16a、16b不与流路12a的上下壁面接触的结构。这样构成的微流路器件20与在划定流路12a的上下壁面存在电极部16a、16b的微流路器件相比，在利用显微镜进行流体观察时，没有由电极部16a、16b引起的干涉，能够极其良好地进行流体观察。
[0066]
实施例
[0067]
以下，通过实施例更具体地说明本发明，但本发明不受这些实施例的任何限定。
[0068]
(实施例1：微流路器件的制造)
[0069]
首先，准备聚酰亚胺膜作为基膜，在所准备的聚酰亚胺膜的单面粘接铜箔。
[0070]
接着，在粘接于聚酰亚胺膜的铜箔上层压光致抗蚀剂，配设干膜。然后，对干膜照射紫外线，转印所期望的电极图案。
[0071]
接着，使紫外线的未感光部分的干膜溶解，然后，将电极图案以外的铜箔化学地去除。然后，使感光部分的干膜溶解。这样，在聚酰亚胺膜上形成由铜箔构成的电极图案。
[0072]
接着，对电极图案的露出的部位实施镀镍金。镀镍金用于与制造的微流路器件中的流路的高度匹配地调节电极图案的厚度。另外，通过实施这样的镀镍金，还能够对制造的微流路器件赋予对生物体的适应性。
[0073]
接着，在基膜的表面涂布粘接剂，将基膜和覆盖膜贴合，由此进行粘接，得到用于划定微流路器件的流路中的侧面部分的流路形成用层叠体。作为覆盖膜，使用了聚酰亚胺膜。需要说明的是，关于到此为止说明的各工序的制作顺序，除了对电极图案的露出的部位
实施镀镍金以外，按照由树脂层/粘接层/导电层/粘接层/树脂层构成的公知的fpc基板的制作顺序进行。
[0074]
接着，通过激光贯通流路形成用层叠体的成为流路的部位，形成在冲裁切断面的一部分上露出对置的至少一对电极部的冲裁部。作为用于贯通成为流路的部位的激光，使用二氧化碳激光。
[0075]
接着，在形成了冲裁部的流路形成用层叠体的背面侧配设划定流路的底面的第一平面部件，并且在流路形成用层叠体的表面侧配设划定流路的顶面的第二平面部件。作为第一平面部件及第二平面部件，使用了3m公司制的“间隔件用胶带9964(商品名)”。另外，对于第二平面部件，在流路的一端侧及另一端侧设置了与内外连通的液体导入口及液体排出口。
[0076]
如以上那样，制造了在划定流路的两侧面的流路侧壁面上具有对置的一对电极部的三维电极结构的微流路器件。将这样制作的微流路器件作为实施例1的微流路器件。
[0077]
(样品流体的制备)
[0078]
作为用于进行实施例1的微流路器件的评价的样品流体，制备了含有钙黄绿素染色的hela细胞的细胞悬浮液。
[0079]
(微流路器件的评价)
[0080]
将如上所述制备的细胞悬浮液输送至实施例1的微流路器件的流路。此时，对实施例1的微流路器件的电极部施加3mhz、10v的电压。图16是在实施例1的微流路器件中拍摄了向输送中的细胞悬浮液施加电压时的情形的显微镜照片。如图16所示，通过对电极部施加上述的电压，细胞被吸引到电极部，进一步确认了细胞沿着在流路中流动的流体流动的情形。因此，实施例1的微流路器件通过由三维电极结构的电极部产生的电场，能够通过电气的方法捕捉流体中包含的细胞之类的各种颗粒，另外，能够良好地确认沿着流体流动的情形。
[0081]
产业上的可利用性
[0082]
微流路器件的制造方法及微流路器件可以应用于生物、医疗、保健等领域中。
[0083]
符号说明
[0084]
1：基膜；
[0085]
3：金属薄膜；
[0086]
5：电极图案；
[0087]
6：覆盖膜；
[0088]
7：粘接层；
[0089]
10：流路形成用层叠体；
[0090]
12：冲裁部；
[0091]
12a：流路；
[0092]
14a，14b：流路侧壁面；
[0093]
16a，16b：电极部；
[0094]
18：第一平面部件；
[0095]
19：第二平面部件；
[0096]
20：微流路器件；
[0097]
21：液体导入口；
[0098]
22：液体排出口。